JP3174245B2

JP3174245B2 - 電子制御時計

Info

Publication number: JP3174245B2
Application number: JP15654695A
Authority: JP
Inventors: 昭高倉; 理高橋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-08-03
Filing date: 1995-06-22
Publication date: 2001-06-11
Anticipated expiration: 2016-06-11
Also published as: EP0982638B1; US5615178A; EP0695978A1; EP0982638B2; EP0982638A1; DE69530623D1; DE69530623T3; HK1026032A1; DE69524497T2; DE69524497D1; EP0695978B1; JPH08101284A; HK1014773A1; DE69530623T2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ゼンマイを動力源と
し、ゼンマイで駆動される発電機と、発電機の起電力で
動作する電子的調速手段を有する電子制御時計に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ゼンマイを動力源として電子回路
を用いて調速するいわゆる電子制御時計としては、図
３、図４に示すようなものがある。図３は回路ブロック
図、図４はゼンマイ等の機構部品を含んだシステムブロ
ック図である。

【０００３】図４において、時計のゼンマイ１に蓄積さ
れた機械的エネルギ１０１が増速輪列２を介して指針１
２を運針させるとともに、発電機３を回転させる。発電
機３が回転することで発電機中のコイルの両端に起電力
１０２が誘起し、その起電力１０２はコイルと電気的に
接続した平滑用コンデンサ４に蓄電力１０８として一時
的に蓄えられる。その蓄電力１０８により水晶振動子１
０による発振回路７や、分周回路６、周期比較回路８、
周期検出回路９、負荷制御回路５等を含む集積回路（以
下ＩＣと称す）を駆動する。水晶振動子１０が動作する
ことにより発振した信号は発振回路７から分周回路６を
介してある一定周期まで分周される。その分周信号は、
例えば１秒周期の基準周期信号として周期比較回路８に
出力される。

【０００４】周期検出回路９は発電機３の回転周期と同
期した誘起電圧１０４を取り込み、検出周期信号１０５
として周期比較回路８に出力する。周期比較回路８は、
基準周期信号と検出周期信号の周期を比較して、両者の
時間的な差異を求め、その差異を無くする様に、すなわ
ち発電機３と基準周期信号の周期が同期する様に発電機
３の回転周期を補正するための周期補正信号１０６を生
成して負荷制御回路５に出力する。

【０００５】負荷制御回路５は、回路内部のスイッチの
切換で負荷抵抗を適宜選択することにより、発電機３の
負荷電流、すなわち発電機３のコイルに流れる電流量１
０７を変化させ、電流量に対応する電磁ブレーキの大き
さを制御して、発電機３の回転周期を調速する。そし
て、発電機３の回転周期をＩＣと水晶振動子１０で生成
する基準周期信号と同期させて周期を一定にする。そし
て、発電機３を駆動する増速輪列２に連動した指針１２
の運針周期を一定にすることにより、時刻精度を保つの
である。

【０００６】図３には上記各回路の接続関係を示してい
る。このような原理の電子制御時計は、例えば特開昭５
９−１３５３８８号公報、特開昭５９−１１６０７８号
公報に記載されている。次に上記の電子制御時計におけ
る持続時間、すなわちゼンマイを一杯に巻き込んだ状態
から徐々に開放し、指針が正確な時刻を表示できる間の
時間について述べる。持続時間は、図５に示す通りゼン
マイトルクＴｚと、発電機の回転に伴う最小損失トルク
Ｔｈｍｉｎの関係がＴｚ＜Ｔｈｍｉｎ×Ｚになるま
でのゼンマイの開放角度θによって決まる。ここで、Ｚ
はゼンマイから発電機までの輪列の増速比である。

【０００７】すなわち、発電機の回転周期をｔとする
と、単位時間当たりのゼンマイの開放角度Δθは、２
π／（ｔ×Ｚ）で決まる。そして、ゼンマイの開放角
度θをΔθで割った値（θ／Δθ）が、電子制御時計に
おける持続時間となる。従って、増速比Ｚが大きい程、
また発電機の回転周期ｔが長い程、持続時間は長くな
る。

【０００８】ところで発電機の回転周期ｔは、以下の制
約条件を満たす必要がある。第一に、発電機の回転周期
は常に一定であること。増速輪列を介して連動した指針
は時刻を表示するため、指針の回転周期が決まっている
（例えば秒針は１回転あたり１分間の周期）。そのため
に発電機も常に一定の回転周期で回転する必要がある。

【０００９】第二に、一定の周期で回転する発電機が発
生する起電力は、ＩＣや水晶振動子の安定した動作を確
保できる電力でなければならない。水晶発振回路を含む
ＩＣは、発電機により発生され平滑用コンデンサに一時
的に蓄えられた電力で駆動されるからである。

【００１０】第三に、発電機の起電力を確保するため
に、発電機が回転するときに生じる損失トルクを増加さ
せてはいけない。つまり発電機の回転周期は、ゼンマイ
トルクＴｚと発電機の回転で生じる磁気的損失トルクや
機械的損失トルク等の損失トルクの総和Ｔｈに増速比Ｚ
を掛けたＴｈ×Ｚとが釣り合う時の回転周期に一致
する。そのため、ゼンマイが保有できるトルクの最大値
Ｔｚｍａｘに対して、前記の損失トルクＴｈがＴｈ×Ｚ
＞Ｔｚｍａｘの関係になると、時計として必要な運針周
期が確保できなくなるのである。

【００１１】以上で説明した発電機の回転周期に関する
３つの条件のもとで、電子制御時計の発電機は回転して
いる。次に、発電機の回転数と各特性すなわちコイルの
起電圧、磁気的損失トルク、機械的損失トルクの関係を
図６、図７、図８を用いて簡単に説明する。ここで回転
周期ｔと回転数ωの関係は１／ｔ＝ω である。

【００１２】図６は、発電機の回転数ωと発電機から平
滑用コンデンサに充電する起電圧Ｅの関係を示したグラ
フである。図６の実線（Ａ）に示すように発電機の回転
数が増加すると起電圧Ｅが上昇する。発電機が回転数ω
１で回転すると、起電圧Ｅは動作電圧Ｅ１、すなわち水
晶発振回路を含むＩＣの安定した動作を確保できる電圧
に達する。

【００１３】図７は、発電機の回転数ωと機械的損失ト
ルクＴｓの関係を示したグラフである。発電機の回転数
が増加すると機械的損失トルクが上昇する。そして機械
的損失トルクは発電機の回転数に応じて変化し、回転数
ω１の時にＴｓ１となる。図８は、発電機の回転数と磁
気的損失トルクの関係を示したグラフである。磁気的損
失トルクは、渦電流損失トルクと、ヒステリシス損失ト
ルクを含んでいる。これら２つの損失トルクの和が磁気
的損失トルクとなる。渦電流損失トルクは発電機の回転
数の増加に伴い上昇する。一方ヒステリシス損失トルク
は回転数とは無関係に一定であり、磁性材で構成する磁
路上の磁区が、ロータ磁石の磁束の変化に応じて磁区の
反転を行うときに消費されるエネルギに伴い生じるトル
クである。そして、発電機の回転数がω１の時に、磁気
的損失トルクはＴｕ１となる。

【００１４】以上総合すると、発電機が回転数ω１で回
転している時の最少損失トルクＴｈｍｉｎはＴｈｍｉ
ｎ＝Ｔｓ１＋Ｔｕ１＋Ｔｇとなる。ここでＴｇは電気
的消費トルクであり、発電機の電気的負荷となる発振回
路を含むＩＣ等で電気的に消費される損失トルクであ
る。

【００１５】以上述べた条件で作動する電子制御時計に
おいては、平滑用コンデンサの電圧は、発電機で誘起す
る起電圧で決まる。そのため水晶発振回路を含むＩＣの
動作電圧が高い場合、発電機で誘起する起電圧を高くす
る必要がある。従来、発電機の起電圧を高くするために
は、輪列の増速比を大きくして発電機の回転周期を短く
する方策、発電機の磁気的特性を改善する方策、あるい
は発電機のコイルの巻き数を増やす方策等が一般的に採
られていた。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電子制御時計は以下の課題を有している。第１の方
策として、図６の実線（Ａ）で示す特性で、発電機の回
転数をω２に増やして起電圧をＥ２まで高くすると、図
７に示す機械的損失トルクもＴｓ２まで増加し、図８に
示す磁気的損失トルクもＴｕ２まで増加してしまう。結
局これらの損失トルクの和である、発電機の回転で発生
する最小損失トルクＴｈｍｉｎも増加することになる。

【００１７】第２の方策として、発電機を構成する磁石
のエネルギ積またはパーミアンスの大きな構造にするこ
とにより、コイルの鎖交磁束数を増やした場合、図６の
破線（Ｂ）で示す特性となる。この場合は、起電圧は発
電機の回転数がω１のままでＥ２まで高くすることがで
きるが、図８の破線で示したように磁気的損失トルクも
Ｔｕ２まで増加してしまう。結局この場合も発電機の回
転で発生する最小損失トルクＴｈｍｉｎが増加する。

【００１８】第３の方策として、コイル巻き数を増やし
た場合も、図６の破線（Ｂ）で示した特性となり、起電
圧を高くすることができる。しかしながら、この場合コ
イルの長さあるいは厚みが増加してしまう。またコイル
を長くした場合は、磁路長が長くなることから磁気的損
失トルクも増加してしまう。

【００１９】以上の課題をまとめると、（１）第１および第２の方策では、発電機の最小損失ト
ルクＴｈｍｉｎも上昇するため、持続時間が短くなって
しまう。すなわち図５に示すように、最小損失トルクが
Ｔｈｍｉｎ１からＴｈｍｉｎ２に上昇すると、持続時間
はＤ１からＤ２に短くなる。（２）第３の方策では、発電機が占有する体積が増えて
しまうため、時計としての形状が大きくなり商品性の低
下を招く。

【００２０】また、持続時間を長くするためにゼンマイ
の占有体積を増やすことも同様に、時計としての商品性
の低下を招く。そこで本発明の目的は、形大化や持続時
間の短縮といった時計としての商品性を損なうことのな
い、平滑用コンデンサが高い電圧を維持可能で、安定し
たＩＣの動作を確保することが可能で、時計としての時
刻精度が高い電子制御時計を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の電子制御時計
は、機械エネルギを蓄えるゼンマイと、前記ゼンマイに
蓄えられた機械エネルギを伝達する増速輪列と、前記増
速輪列によって駆動される発電機と、前記発電機の出力
を、所定の電圧レベルまで昇圧する昇圧回路と、前記昇
圧回路を制御する昇圧制御回路と、前記発電機により充
電される平滑用コンデンサと、所定の周期の基準周期信
号を出力する基準周期発生回路と、前記発電機の回転周
期に対応した検出周期信号を出力する周期検出回路と、
前記基準周期発生回路の基準周期信号と前記周期検出回
路の検出周期信号の周期を比較しその差異に対応した周
期補正信号を出力する周期比較回路と、前記増速輪列に
係合し、前記発電機の回転周期に対応した所定の周期で
運針し、時刻を表示するための指針と、を有し、前記昇
圧制御回路は、前記周期比較回路が出力する周期補正信
号に応答して前記昇圧回路の昇圧倍率を変化させること
により、前記発電機の回転周期を前記基準周期信号に対
応した所定の周期に一致させるように構成されたことを
特徴とする。

【００２２】また、前記昇圧回路は、複数のコンデンサ
と複数のスイッチ素子を有し、前記複数のスイッチ素子
は、前記複数のコンデンサを並列に接続して前記発電機
の誘起電力を充電し、充電された前期複数のコンデンサ
を直列に接続して前記平滑用コンデンサへ放電するよう
に周期的に切り換えるように構成されたことを特徴とす
る。

【００２３】さらに、前記昇圧制御回路は、前記周期検
出回路が出力する検出周期信号に応答して、前記検出周
期信号に同期した昇圧制御信号を出力し、前記昇圧回路
は前記昇圧制御回路が出力する昇圧制御信号によって前
記複数のスイッチ素子のオン／オフが制御され、前記検
出周期信号に同期して昇圧動作を行うように構成された
ことを特徴とする。

【００２４】加えて、前記昇圧回路は、複数のコンデン
サと複数のスイッチ素子を有し、前記複数のスイッチ素
子は、前記複数のコンデンサを並列に接続して前記発電
機の誘起電力を充電し、充電された前期複数のコンデン
サを直列に接続して前記平滑用コンデンサへ放電する第
１の昇圧回路と、前記発電機と直列に接続されたサブコ
ンデンサを有し、前記サブコンデンサの端子電圧は前記
周期検出回路が出力する検出周期信号から独立して前記
発電機の起電圧に重畳され、前記平滑用コンデンサへの
充電電圧を昇圧する第２の昇圧回路を有することを特徴
とする。

【００２５】また、さらに、前記周期比較回路が出力す
る周期補正信号に応答して前期発電機の負荷を変化させ
前記発電機の回転周期を前記基準周期信号に対応した所
定の周期に一致させるための可変負荷回路を有すること
を特徴とする。

【００２６】また、前記可変負荷回路は、スイッチ素子
と抵抗を有しており、前記スイッチ素子は、前記周期補
正信号に応答して前記抵抗と前記発電機との接続をオン
／オフ制御し、前記発電機の負荷を変化させるように構
成されたことを特徴とする。

【００２７】

【００２８】

【作用】上記構成により、発電機に生じる起電圧に同期
して、昇圧制御信号を生成して昇圧回路を動作させるこ
とで、平滑用コンデンサの電位を昇圧することが可能と
なる。

【００２９】また昇圧回路の昇圧倍率を変化させること
により、発電機の負荷電流を変化させ、発電機の回転数
を一定に調速することが可能となる。昇圧回路をサブコ
ンデンサとダイオードで構成することにより、ＩＣの動
作とは独立に昇圧作用を行うことが可能となる。

【００３０】

【実施例、参考例】以下に、本発明を実施例により図面
に基づいて説明する。なお、本発明ではないが本発明の
実施例の理解を助ける類似内容については参考例を含め
て記載する。 [参考例１] まず、参考例１について、図１と図２を用いて説明す
る。

【００３１】図１は参考例１の回路ブロック図であり、
図２は、ゼンマイ等の機構部品とともに本参考例１にお
ける昇圧回路１５を含んだ電子制御時計のシステムブロ
ック図である。図２において、ゼンマイ１は時計の動力
となる機械的エネルギ１０１を蓄積している。この機械
的エネルギ１０１が増速輪列２を介して指針１２を運針
させるとともに、発電機３を回転させる。発電機３が回
転することで発電中のコイルの両端に起電力１０２が誘
起する。

【００３２】図１において、発電機３のコイルの一端
は、ダイオード２１及びＩＣ１１（図１の破線で囲んだ
部分）に設けた負荷制御回路５と接続され、他端はＧＮ
Ｄに接地されている。ダイオード２１は発電機３で誘起
した交流の起電力１０２を整流する。整流された起電力
１０２はＩＣ１１内の昇圧回路１５に供給される。昇圧
回路１５は、整流された起電力１０２から必要に応じ
て、例えば２倍の昇圧電圧１０３を生成する。昇圧電圧
１０３は、昇圧回路１５と並列に配置された平滑用コン
デンサ４に蓄電力１０８として一時的に蓄えられる。昇
圧制御回路１６は、昇圧回路１５の昇圧動作を制御する
昇圧制御信号を生成する。平滑用コンデンサ４は、蓄え
た蓄電力１０８を常時ＩＣ１１に供給することで、ＩＣ
１１の連続駆動を可能としている。

【００３３】ＩＣ１１は、発振回路７と分周回路６と周
期比較回路８と周期検出回路９と負荷制御回路５と昇圧
回路１５と昇圧制御回路１６から構成されている。各々
の回路の一端はＧＮＤに接地されている。発振回路７
は、水晶振動子１０と電気的に接続しており、発振クロ
ック信号を分周回路６に出力する。分周回路６は、発振
クロック信号を元に、例えば１秒周期の基準周期信号を
生成して周期比較回路８に出力する。

【００３４】周期検出回路９は、発電機３から誘起電圧
１０４を取り込み、発電機３の回転周期と同期した検出
周期信号１０５を生成して周期比較回路８と昇圧制御回
路１６に出力する。周期比較回路８は、分周回路６で生
成した基準周期信号と周期検出回路９で生成した検出周
期信号の周期を比較して、両者の時間的な差異を無くす
るための周期補正信号１０６を生成して負荷制御回路５
に出力する。

【００３５】昇圧制御回路１６は、検出周期信号を元に
昇圧制御信号を生成し昇圧回路１５に出力する。昇圧回
路１５は、昇圧制御信号をもとに誘起電圧１０４の周
期、すなわち発電機３の回転周期に同期したタイミング
で昇圧動作を行う。負荷制御回路５は、回路内部のスイ
ッチ素子の切換で負荷抵抗を適宜選択することにより、
発電機３の負荷電流、すなわち発電機３のコイルに流れ
る電流量１０７を変化させ、電流量１０７に対応する電
磁ブレーキの大きさを制御して、発電機３の回転周期を
調速する。負荷制御回路５に設けたスイッチ素子のＯＮ
／ＯＦＦ切換は、周期補正信号１０６に対応して行われ
る。

【００３６】スイッチ素子がＯＮ状態になると、発電機
３と負荷制御回路５の間に電気的な閉ループが形成され
る。この時、発電機３のコイルに生じる起電力の電位差
によって、負荷制御回路５に電流が流れ込み、電力を消
費する。そして、発電機には電磁ブレーキが加わり、発
電機３の回転周期は長くなる。

【００３７】一方、スイッチ素子がＯＦＦ状態になる
と、発電機３と負荷制御回路５の間は電気的に開ループ
となる。この時には、負荷制御回路５に電流は流れず、
負荷制御回路５で電力を消費することはない。従って、
発電機の電気的負荷が軽くなり、発電機３の回転周期は
短くなる。

【００３８】そして、発電機３の回転周期をＩＣと水晶
振動子１０で生成する基準周期と同期させて回転周期を
一定周期に一致させる。すなわち、秒針を正確に１ｒｐ
ｍで回転させる場合、発電機３の回転周期を、秒針から
発電機３までの増速比Ｚ分だけ増速または減速した回転
速度に対応する回転周期にすることで、発電機３を駆動
する増速輪列２に連動した指針１２の運針周期を一定に
して、時刻精度を保つ。

【００３９】この負荷制御回路５は、発電機３の電気的
負荷を制御することによって、発電機の調速を行うもの
であるが、他の手段で電気的負荷の制御が可能な場合は
必ずしも必要ではない。次に昇圧回路１５を電気回路上
に設けたことによる、発電機の回転数と機械的損失トル
クあるいは磁気的損失トルクの関係について、図６、図
７、図８に基づいて説明する。

【００４０】発電機の回転数ωをω１に維持して起電圧
ＥがＥ１となっている時、昇圧回路１５を用いて昇圧す
ると電圧はＥ２まで上昇することができる。これは見掛
け上、発電機の特性を図６の実線（Ａ）から破線（Ｂ）
まで向上させたこととなる。その結果、発電機の回転数
をω２に増加させることなく、ω１に維持したまま、等
価的に起電圧Ｅ２が得られる。そしてその状態で、機械
的損失トルクは図７に示すようにＴｓ１のままであり、
また磁気的損失トルクも図８に示すようにＴｕ１のまま
である。従って電気回路上に昇圧回路１５を設けること
で、機械的損失トルクや磁気的損失トルクの上昇を防ぐ
とともに、高い起電圧を確保することが可能になるので
ある。

【００４１】一方、必要とする昇圧電圧がＥ１で充分な
場合は、発電機の回転数はω１より遅くすることができ
る。すなわち、昇圧回路１５を用いることで、図６の破
線（Ｂ）の特性から、発電機の回転数はω１からω３に
減少できる。発電機の回転数を低減することは、ゼンマ
イの持続時間を長くするための有効な手段となる。

【００４２】次に、本参考例１で用いた昇圧回路１５の
具体例について図９、図１０、図１１、及び表１を用い
て説明する。図９は２倍昇圧を可能とする昇圧回路の回
路ブロック図である。昇圧回路１５は、スイッチ素子１
５１、１５２、１５３，１５４と昇圧コンデンサ１５
５、１５６を有する。スイッチ素子１５１、１５２、１
５３，１５４のＯＮ／ＯＦＦ切換は、昇圧制御回路１６
からの昇圧制御信号Ｓ１，Ｓ２によって制御される。昇
圧制御信号Ｓ１，Ｓ２がＨｉｇｈ状態（以後“Ｈ”と記
述する）の時にスイッチはＯＮ状態に、Ｌｏｗ状態（以
後“Ｌ”と記述する）の時にスイッチはＯＦＦ状態にな
る。

【００４３】図１０（ａ）、（ｂ）は、昇圧回路１５が
昇圧動作時を行う際の、２つの状態それぞれにおける発
電機３、ダイオード２１、平滑用コンデンサ４、昇圧コ
ンデンサ１５５、１５６等の電気的素子の接続状態を示
す。昇圧回路１５は、図１０（ａ）に示す、昇圧コンデ
ンサ１５５、１５６が並列に接続された充電状態と、図
１０（ｂ）に示す、昇圧コンデンサ１５５、１５６が直
列に接続された放電状態を交互に繰り返す。

【００４４】図１１は、昇圧動作時における、昇圧回路
１５に設けたスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ切換のタイミ
ングと昇圧コンデンサの電位Ｖｓ及び平滑用コンデンサ
の電位Ｖｃの変化を示している。また、図中の波形Ｅは
発電機３の起電圧、昇圧制御信号Ｓ１はスイッチ素子１
５１、１５３のＯＮタイミング、昇圧制御信号Ｓ２はス
イッチ素子１５２、１５４のＯＮタイミングをそれぞれ
示している。昇圧制御信号Ｓ１、Ｓ２のＯＮ／ＯＦＦ状
態は、起電圧Ｅが基準電圧ＶTHを越えるか否かで判定し
ている。なお、昇圧制御信号Ｓ１、Ｓ２の生成方法は基
準電圧による判定に限定する必要はない。

【００４５】表１は、昇圧回路１５の動作を簡単にまと
めた表である。

【００４６】

【表１】まず、昇圧回路が充電状態の場合のスイッチ動作につい
て説明する。昇圧回路１５に設けた各スイッチ素子は、
昇圧制御信号Ｓ１が”Ｈ”になるとスイッチ素子１５
１、１５３がＯＮ状態となる。一方、昇圧制御信号Ｓ２
は”Ｌ”のままのため、スイッチ素子１５２、１５４は
ＯＦＦ状態にある。

【００４７】このとき、図１０（ａ）に示すように、昇
圧コンデンサ１５５、１５６は並列に接続される。そし
てそれぞれの昇圧コンデンサ１５５、１５６は発電機３
と並列に接続された電気的ループを形成する。昇圧回路
１５に流れる電流ｉは、昇圧コンデンサ１５５に流れる
電流をｉ１、昇圧コンデンサ１５６に流れる電流をｉ２
とすると、ｉ＝ｉ１＋ｉ２となる。そして、昇圧コンデ
ンサの電位Ｖｓは、図１１に示す様にほぼ起電圧Ｅとな
る。すなわち、昇圧コンデンサ１５５、１５６の端子電
圧をＶ１とすると、Ｖｓ＝Ｖ１＝Ｅとなる。

【００４８】次に、昇圧回路が放電状態、すなわち２倍
昇圧を行う状態でのスイッチ動作について説明する。こ
の状態では、昇圧制御信号Ｓ１は”Ｌ”になるためスイ
ッチ素子１５１、１５３はＯＦＦ状態となる。一方、昇
圧制御信号Ｓ２は”Ｈ”になるので、スイッチ素子１５
２、１５４はＯＮ状態となる。

【００４９】この時、図１０（ｂ）に示すように、昇圧
コンデンサ１５５、１５６は直列に接続される。そして
直列に接続された昇圧コンデンサ１５５、１５６は平滑
用コンデンサ４と電気的ループを形成する。そして、直
列に接続した２つの昇圧コンデンサの電位Ｖｓは、Ｖｓ
＝（Ｖ１＋Ｖ１）となる。この電位（Ｖ１＋Ｖ１）は、
平滑用コンデンサの電位Ｖｃを上回っている。これは、
図１１の示すように、平滑用コンデンサの蓄電力が常に
ＩＣなどの電気的素子によって消費されることにより、
電位Ｖｃが２倍昇圧状態の初期から徐々に低くなるため
である。

【００５０】従って、図１０（ｂ）に示すように、平滑
用コンデンサ４と昇圧回路１５の間には、電流ｉ３が流
れる。そして平滑用コンデンサ４の電位Ｖｃは、図１１
に示すように昇圧コンデンサの電位Ｖｓとほぼ同電位と
なる電圧まで上昇する。このとき、各昇圧コンデンサ１
５５、１５６の電位Ｖ１はＶｃ／２まで降下する。

【００５１】こうして、発電機３に生じる起電圧Ｅに同
期して、昇圧制御信号Ｓ１、Ｓ２を生成して昇圧回路１
５のスイッチ切換を行うことで、常時平滑用コンデンサ
４の電位を昇圧することが可能となる。ところで本参考
例１では、昇圧コンデンサを２個使用して２倍昇圧を行
う回路例を説明したが、３個以上の昇圧コンデンサを使
用すれば、昇圧倍率を３倍以上にすることができるた
め、平滑用コンデンサの電位を、発電機の起電圧に対し
てさらに高くすることが可能となる。

【００５２】上記参考例１の構成により、発電機３の起
電圧がＩＣの動作電圧に達しない場合でも、平滑用コン
デンサ４にはＩＣの動作を維持できる電位の電力を蓄え
ることができる。よって、発電機３の占有体積を増やさ
ずに、実質的に発電機３の特性を向上させることができ
る。また上記構成において、発電機３の起電圧が充分高
い場合でも、昇圧回路を用いることにより発電機の回転
数を低減させることができる。よって、ゼンマイの占有
体積を増やさずに、実質的に持続時間を長くすることが
できる。結果として、小型、薄型で持続時間の長い電子
制御時計を得ることができる。

【００５３】なお、図９に示す昇圧回路１５のスイッチ
素子１５４は、ダイオードに置き換え可能である。すな
わちダイオードを、平滑用コンデンサ４の蓄電力の、昇
圧コンデンサ側への放電を防止するように設ければ、ス
イッチ素子１５４のＯＮ／ＯＦＦ切換と同様な効果が得
られるためである。

【００５４】また本参考例１では、昇圧回路１５をＩＣ
内部に設けたが、回路要素の一部または全部をＩＣの外
部に設けても同様の機能を果たすことが可能である。〔実施例１〕次に、本発明の実施例１について説明する。

【００５５】実施例１の構成は、昇圧回路１５の昇圧倍
率を可変とすることにより、発電機３と昇圧回路で形成
した電気的閉ループに流れる電流の量を調整して、発電
機３に発生する電磁ブレーキの大きさを変化させて、発
電機３の回転周期を一定に調速するものである。この回
転数制御は、発電機が誘起する起電力と、ＩＣの消費電
力を含む昇圧に費やされる電力を等しくすれば、発電機
３の回転周期が一定になるという原理に基づくものであ
る。この構成では、発電機３の調速手段としての負荷制
御回路が不要となる。

【００５６】上記回転数制御が実現可能なのは、ＩＣに
印加される電圧、すなわち平滑用コンデンサの電圧に応
じて、ＩＣが消費する電力が変化する特性が有るためで
ある。対象となるＩＣの電気特性を図１２に示す。図１
２の横軸はＩＣ印加電圧であり、縦軸にはＩＣの単位時
間当たりの消費電力を示している。図１２の印加電圧が
ＩＣ動作開始電圧Ｖ０を越えると、ＩＣは動作を開始す
るとともに電力を消費する。そして、印加電圧が上昇す
るにつれて、消費電力も上昇する。

【００５７】つまり、昇圧回路１５で平滑用コンデンサ
４の電位を昇圧することでＩＣの消費電力は変化し、Ｉ
Ｃの消費電力に比例して昇圧回路に流れ込む電力も変化
するため、発電機と昇圧回路の間に流れる電流の量が変
化する。そして、発電機の回転周期は、発電機の電流量
に依存するため、昇圧回路の昇圧倍率を変化させること
で、発電機の回転周期を制御することが可能となるので
ある。

【００５８】この昇圧回路１５を含む本実施例１の動作
を図１３のシステムブロック図を用いて説明する。ま
ず、発電機３のコイルの両端に発生した起電力１０２
は、昇圧回路１５に入力される。昇圧回路１５は、昇圧
制御回路１６で生成した昇圧制御信号に応答して昇圧動
作を実行して、起電力の電圧を所定の倍率に昇圧する。

【００５９】昇圧回路１５による昇圧電圧１０３で、平
滑用コンデンサ４が充電され、結果的に起電力１０２が
平滑用コンデンサ４に蓄電力として一時的に蓄えられ
る。平滑用コンデンサ４は電気的にＩＣ１１と接続して
おり、平滑用コンデンサ４に蓄えた蓄電力を常時ＩＣ１
１に供給することで、ＩＣ１１の連続駆動を可能として
いる。水晶振動子１０が動作することにより発振した信
号は発振回路７から分周回路６を介してある一定周期ま
で分周される。その分周信号は、例えば１秒周期の基準
周期信号として周期比較回路８に出力される。

【００６０】周期検出回路９は、発電機３から誘起電圧
１０４を取り込み、発電機３の回転周期と同期した検出
周期信号１０５を生成して周期比較回路８と昇圧制御回
路１６に出力する。周期比較回路８は、分周回路６で生
成した基準周期信号と周期検出回路９で生成した検出周
期信号の周期を比較して、両者の時間的な差異を無くす
るための周期補正信号１０６を生成して昇圧制御回路１
６に出力する。

【００６１】昇圧制御回路１６は、周期補正信号と検出
周期信号を元に昇圧制御信号を生成し昇圧回路１５に出
力する。昇圧回路１５は、回路上に設けたスイッチの切
換で昇圧回路１５に設けた複数のコンデンサの接続を、
直列または並列に切換える。昇圧回路１５のスイッチ素
子のＯＮ／ＯＦＦ切換は、昇圧制御回路１６で生成した
昇圧制御信号に対応して行われる。そして、昇圧の倍率
を適宜変化させることにより、発電機３の負荷電流、す
なわち発電機３のコイルから昇圧回路１５に流れ込む電
流量１０７を変化させ、電流量１０７に対応する電磁ブ
レーキの大きさを制御して、発電機３の回転周期を調速
する。

【００６２】なお、ゼンマイ１から発電機３までの機械
的エネルギの伝達、及び平滑用コンデンサ４からＩＣ１
１と水晶振動子１０への電気的エネルギの伝達について
は参考例１で説明した図２と同様である。次に昇圧倍率
αと発電機の回転数ωとゼンマイトルクＴｚの関係につ
いて、図１４を用いて説明する。

【００６３】ゼンマイ１から発電機３に供給される機械
エネルギＥｚは、次式となる。Ｅｚ＝Ｔｚ×ｇ×２π×ω／Ｚここで、ｇ＝重力加速度、Ｚ＝ゼンマイ１から発電機３
までの増速比、である。一方、ＩＣが消費する電力Ｅｉ
ｃは、次式となる。

【００６４】Ｅｉｃ＝（α×Ｋ×２π×ω)²／Ｒここで、Ｋ＝発電係数、Ｒ＝電気的抵抗値、である。そ
して、ゼンマイの保持するエネルギＥｚとＩＣが消費す
る電力Ｅｉｃは、次式の関係がある。

【００６５】ρ×Ｅｚ＝Ｅｉｃここで、ρ＝エネルギ伝達効率、である。この関係を昇
圧倍率αと発電機の回転数ωとゼンマイトルクＴｚのみ
について示すと、Ｔｚ／α²∝ω となる。この関係
をグラフに示したのが図１４である。

【００６６】ゼンマイトルクＴｚを一定値Ｔｚ０に保持
したとき、昇圧しない場合（１倍昇圧）の発電機の回転
数をω０とすると、昇圧倍率αを上げることで、回転数
ω０は減少する。つまり、√２倍昇圧では回転数は（ω
０／２）に、２倍昇圧では回転数は（ω０／４）とな
る。

【００６７】本実施例１は、このような昇圧倍率αと回
転数ωの関係を発電機の回転数の制御に用いたものであ
る。次に、実施例１の回路構成について、図１５を用い
て説明する。図１５は、昇圧回路１５と発電機３と平滑
用コンデンサ４と周期検出回路９と昇圧制御回路１６を
示す回路ブロック図であり、２倍昇圧を可能とする昇圧
回路である。昇圧回路１５は、スイッチ素子１５１，１
５２，１５３，１５４と昇圧コンデンサ１５５，１５６
を有する。スイッチ素子１５１，１５２，１５３，１５
４のＯＮ／ＯＦＦ切換は、昇圧制御回路１６からの昇圧
制御信号Ｓ１，Ｓ２によって制御される。昇圧制御信号
Ｓ１，Ｓ２がＨの時にスイッチはＯＮ状態に、Ｌ
の時にスイッチはＯＦＦ状態になる。

【００６８】昇圧制御回路１６はＩＣ１１と周期検出回
路９と接続して、周期補正信号と検出周期信号に基づい
て昇圧制御信号を生成し昇圧回路１５に出力している。
なお、図１５に示す回路の基本的な動作については、参
考例１で説明した図９と同様である。また、昇圧コンデ
ンサを３個以上使用すれば、上記と同様の基本動作で３
倍以上の昇圧が可能である。

【００６９】次に、実施例１における昇圧回路１５の昇
圧タイミングについて図１６を用いて説明する。図１６
は、横軸に持続時間に対応するゼンマイの開放角度θを
取り、縦軸にゼンマイトルクＴｚを示してある。ゼンマ
イを一杯に巻き込んだ状態の開放角度をθ0とし、その
時のゼンマイトルクをＴｚｍａｘとする。ゼンマイ開放
角度がθ0からθ1になった時のゼンマイトルクをＴｚ１
とする（区間Ａ）。ゼンマイの開放角度がθ1からθ2に
なった時のゼンマイトルクをＴｚ２とする（区間Ｂ）。
そしてゼンマイの開放角度がθ2からθ3になった時のゼ
ンマイトルクをＴｚｍｉｎとする（区間Ｃ）。

【００７０】一方、昇圧により電気的消費トルクＴｇ
は、発電機が所定の回転数で回転している場合、昇圧な
しの時（１倍昇圧時）にＴｇ１、２倍昇圧時にＴｇ２、
３倍昇圧時にＴｇ３、４倍昇圧時にＴｇ４とする。そし
て、ゼンマイトルクＴｚ１、Ｔｚ２、Ｔｚｍｉｎと、電
気的消費トルクＴｇ３、Ｔｇ２、Ｔｇ１に相当する損失
トルクが、それぞれ釣り合っているものとする。

【００７１】このような関係に基づいて、ゼンマイトル
クＴｚと、損失トルクの総和すなわち（電気的消費トル
クＴｇ＋磁気的損失トルク＋機械的損失トルク）を釣り
合わせることで、発電機を所定の回転数に維持する。以
下その動作を具体的に説明する。

【００７２】上記ゼンマイの開放角度とゼンマイトルク
の関係において、区間ＡではＴｚはＴｇ４とＴｇ３の間
にあるため４倍昇圧と３倍昇圧を交互に切換えることに
より、発電機の回転数を一定に保つことが可能となる。
また、区間ＢではＴｚはＴｇ３とＴｇ２の間にあるため
３倍昇圧と２倍昇圧を交互に切換えることにより、発電
機の回転数を一定に保つことが可能となる。区間Ｃでは
ＴｚはＴｇ２とＴｇ１の間にあるため２倍昇圧と１倍昇
圧（昇圧なし）を交互に切換えることにより、発電機の
回転数を一定に保つことが可能となる。

【００７３】ところで、ゼンマイ開放角度がθ３を越え
ると、発電機を所定の回転数に維持するためのゼンマイ
トルクを確保できなくなる。それは、”所定の回転数で
常に消費するトルク＞ゼンマイトルクＴｚｍｉｎ”とな
り、トルクの釣り合いを保つために回転数が遅くなるた
めである。そこで、ゼンマイの開放角度θ３に至るまで
に費やした時間が、本発明の電子制御時計の持続時間と
なる。なお、上記の各損失トルクはゼンマイ部に加わる
トルクに換算するため、増速比分の補正を加えた値であ
る。

【００７４】上記実施例１の構成によって、昇圧倍率を
適宜切換えてＩＣの消費電力を変化させることにより、
発電機の回転数制御が可能となるため、特別な負荷制御
回路が不要となる。また発電機３の占有体積やゼンマイ
の占有体積を増やさずに、実質的に持続時間を長くする
ことができるため、小型、薄型で持続時間の長い電子制
御時計を得ることができる。

【００７５】（参考例２）参考例２について図１７、図１８に基づいて説明する。
参考例２の構成は、発電機の起電圧の昇圧動作を、ＩＣ
の動作と独立に実行できるものである。

【００７６】図１７に示す昇圧回路は、サブコンデンサ
１８とダイオード１７から構成される。サブコンデンサ
１８は発電機３と直列に配置する。そして、発電機３と
サブコンデンサ１８とダイオード１７で電気的閉ループ
を形成する。ダイオード１７のカソード端子は、ダイオ
ード２１のアノード端子及び発電機３の一端と接続して
いる。ダイオード１７のアノード端子は、サブコンデン
サ１８の一端と接続している。

【００７７】上記に述べた昇圧回路の昇圧原理を以下に
説明する。発電機３には交流の起電力が生じる。そして
電流はｉａもしくはｉｂの方向に流れる。電流ｉａは、
サブコンデンサ１８が蓄えている電位Ｖｂを上回った時
に流れ、サブコンデンサ１８に電荷が貯まり電位が高く
なる。このとき電流は、発電機３とサブコンデンサ１８
とダイオード１７で形成された電気的閉ループを流れ
る。

【００７８】一方、発電機の起電圧Ｅとサブコンデンサ
１８の電圧Ｖｂを加算した電圧が、平滑用コンデンサ４
の電位Ｖｃを上回った時、電流ｉｂは流れる。但し、負
荷制御回路５への電気的閉ループが形成されているとき
は無条件で電流ｉｂは流れる。電流ｉｂは、負荷制御回
路５もしくは、ダイオード２１を通り平滑用コンデンサ
４に流れ込む。そして平滑用コンデンサ４の電圧Ｖｃ
は、起電圧Ｅとサブコンデンサ１８の電圧Ｖｂの和（Ｅ
＋Ｖｂ）と等しくなるまで上昇する。

【００７９】図１８は、発電機３の起電圧Ｅが、サブコ
ンデンサ１８が保持する電圧Ｖｂだけ昇圧された波形を
示している。図１８の実線は昇圧した結果の電圧（Ｅ＋
Ｖｂ）を示しており、破線は発電機の起電圧Ｅを測定し
た結果である。ところでサブコンデンサの静電容量は平
滑用コンデンサの静電容量を下回るものであれば特定す
る必要はない。

【００８０】以上で述べた様に、発電機で誘起する起電
圧が交流特性を持つことを利用する参考例２の昇圧回路
は、ＩＣ１１の電気的動作の有無に関わらず、平滑用コ
ンデンサに充電する電力の電位を昇圧することが可能と
なる。よって、発電機の起電圧が高くなったのと同様の
効果がある。これにより発電機の回転数を低減できるこ
とから、小型、薄型で持続時間の長い電子制御時計を得
ることができる。

【００８１】（参考例３）参考例３を図１９に示す。本参考例３は、発電機の起電
圧の昇圧動作を、ＩＣの動作とは独立に実行するための
他の構成に係わるものである。図１９の回路ブロック図
に示す通り、平滑用コンデンサ４とサブコンデンサ１８
をＩＣ１１に対して直列に配置したものである。この昇
圧回路の基本的な昇圧動作は参考例２と同様であり、ま
た得られる効果も参考例２と同等である。

【００８２】（参考例４）参考例４を図２０に示す。本参考例４は、図２０に示す
通り、電気的に昇圧する昇圧回路１５と、ＩＣの動作と
は独立に動作するサブコンデンサ１８による昇圧回路を
組み合わせることにより昇圧の倍率をさらに高めたもの
である。この参考例４の基本的な昇圧動作は参考例１の
昇圧回路および参考例２の昇圧回路と同様である。よっ
て、得られる効果も参考例１と参考例２の効果を重畳し
たものとなる。

【００８３】（参考例５）参考例５を図２１に示す。本参考例５は、昇圧回路から
平滑用コンデンサに供給する電力を損なうことなく、発
電機の回転周期を調速するのに必要なブレーキトルクを
確保できるものである。図２１に示す通り、サブコンデ
ンサ１８に対して負荷制御回路５と発電機３が並列に配
置されている。この昇圧回路の基本的な昇圧動作は参考
例２と同様である。そして参考例２と同等の効果が得ら
れるとともに、さらに負荷制御回路５によるサブコンデ
ンサ１８に蓄えた蓄電力の消費が防止でき、サブコンデ
ンサ１８の電圧を負荷制御回路５の動作に独立して維持
することができるため、昇圧電圧をより安定に保つこと
ができる。

【００８４】（参考例６）参考例６を図２２に示す。本参考例６は、図２２に示す
通り、参考例１で示した電気的に昇圧する昇圧回路１５
と、参考例５に示した、サブコンデンサ１８による昇圧
回路を組み合わせることにより昇圧の倍率をさらに高め
たものである。この参考例６の基本的な昇圧動作は参考
例１の昇圧回路および参考例５の昇圧回路と同様であ
る。よって、得られる効果も参考例１と参考例５の効果
を重畳したものとなる。

【００８５】（実施例２）本発明の実施例２を図２３に示す。本実施例２は、図２
３に示した通り、実施例１で示した電気的に昇圧する昇
圧回路１５によって、発電機３の調速を行う構成と、参
考例２に示した、サブコンデンサ１８による昇圧回路を
組み合わせることにより昇圧の倍率をさらに高めたもの
である。この実施例２の基本的な昇圧動作および調速動
作は実施例１の昇圧回路および参考例２の昇圧回路と同
様である。よって、得られる効果も実施例１と参考例２
の効果を重畳したものとなる。

【００８６】（実施例３）本発明の実施例３を図２４に示す。本実施例３は、実施
例１で示した電気的に昇圧する昇圧回路１５によって、
発電機３の調速を行う構成と、参考例５に示した、サブ
コンデンサ１８による昇圧回路を組み合わせることによ
り昇圧の倍率をさらに高めたものである。図２４には発
電機３と並列に負荷制御回路５が配置されているが、通
常は実施例１と同様に、昇圧回路１５で発電機の回転周
期の調速を行う。一方、通常とは異なる外部エネルギが
時計に加わり、発電機の回転周期が短くなる時に、負荷
制御回路５による発電機の回転数の制御が実行される。

【００８７】具体的に負荷制御回路５の動作について述
べると、外部磁界や衝撃などの発電機の回転周期を短く
する要因が時計に加わると、発電機の回転は加速してい
く。このとき、周期検出回路９は、上記発電機の加速を
検出して、検出周期信号を昇圧制御回路１６に出力す
る。昇圧制御回路１６は検出周期信号を元に昇圧倍率を
上げる様な信号を昇圧回路１５に出力する。そして昇圧
倍率が上限に達しても、発電機の回転周期が所定の周期
に一致しない場合、昇圧制御回路１６がら負荷制御回路
５に信号を出力し、負荷制御回路５の動作が開始する。
その結果、負荷制御回路５に電流が流れ込み、発電機に
電磁ブレーキが加わり、発電機の回転周期を所定の周期
に一致させていく。

【００８８】この様に、通常とは異なる外乱が時計に加
わり、昇圧回路の制御では回転数の維持ができない場合
に、昇圧回路に替わって負荷制御回路５が回転数の制御
を行うのである。なおこの実施例３の基本的な昇圧動作
および調速動作は実施例１の昇圧回路および参考例５の
昇圧回路と同様である。よって、得られる効果も実施例
１と参考例５の効果を重畳したものとなる。

【００８９】

【発明の効果】上記構成により、本発明では発電機３の
起電圧がＩＣの動作電圧に達しない場合でも、平滑用コ
ンデンサ４にはＩＣの動作を維持できる電位の電力を蓄
えることができる。よって、発電機３の占有体積を増や
さずに、実質的に発電機３の特性を向上させることがで
きる。また上記構成において、発電機３の起電圧が充分
高い場合でも、昇圧回路を用いることにより発電機の回
転数を低減させることができる。よって、ゼンマイの占
有体積を増やさずに、実質的に持続時間を長くすること
ができる。結果として、小型、薄型で持続時間の長い電
子制御時計を得ることができる。

【００９０】また昇圧倍率を適宜切換えてＩＣの消費電
力を変化させることにより、発電機の回転数制御が可能
となるため、特別な負荷制御回路を不要とすることも可
能である。また発電機３の占有体積やゼンマイの占有体
積を増やさずに、実質的に持続時間を長くすることがで
きるため、小型、薄型で持続時間の長い電子制御時計を
得ることができる。

【００９１】さらにサブコンデンサとダイオードで構成
した昇圧回路は、ＩＣ１１の電気的動作の有無に関わら
ず、平滑用コンデンサに充電する電力の電位を昇圧する
ことが可能となる。よって、発電機の起電圧が高くなっ
たのと同様の効果がある。これにより発電機の回転数を
低減できることから、小型、薄型で持続時間の長い電子
制御時計を得ることができる。

【００９２】そして上記２種類の昇圧回路を適宜組み合
わせることにより、互いの奏する効果を重畳することが
でき、さらに小型、薄型で持続時間の長い電子制御時計
を得ることができる。また本発明では発電機３の起電圧
がＩＣの動作電圧に達しない場合でも、昇圧回路によっ
てＩＣの動作を維持できる電位を確保できるため、発電
機３の回転数が検出できなくなるという不具合を回避で
き、回転数の検出が常時可能となる。その結果、発電機
の回転数をさらに精度よく調速可能となり、時計として
の時刻精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】参考例１の電子制御時計の回路ブロック図であ
る。

【図２】図１における電子制御時計のエネルギ伝達を示
すブロック図である。

【図３】従来の電子制御時計の回路ブロック図である。

【図４】従来の電子制御時計のエネルギ伝達を示すブロ
ック図である。

【図５】電子制御時計のゼンマイトルクと開放角度、お
よび発電機の損失トルクを示す図である。

【図６】電子制御時計の発電機における回転数と起電圧
の関係を示す図である。

【図７】電子制御時計の発電機における回転数と機械的
損失トルクの関係を示す図である。

【図８】電子制御時計の発電機における回転数と磁気的
損失トルクの関係を示す図である。

【図９】図１における昇圧回路の具体例を示す回路ブロ
ック図である。

【図１０】（ａ）は参考例１における昇圧前の平滑用コ
ンデンサと昇圧コンデンサの接続関係を示した回路ブロ
ック図であり、（ｂ）は参考例１における昇圧時の平滑
用コンデンサと昇圧コンデンサの関係を示した回路ブロ
ック図である。

【図１１】電子制御時計の昇圧回路におけるスイッチ素
子のＯＮ／ＯＦＦタイミングを示す図ある。

【図１２】ＩＣの電気特性を示す図である。

【図１３】本発明の電子制御時計の実施例１の回路ブロ
ック図である。

【図１４】発電機の回転数とゼンマイトルクの関係を示
す図である。

【図１５】本発明における実施例１の昇圧回路を示す回
路ブロック図である。

【図１６】本発明の実施例１におけるゼンマイの開放角
度と昇圧倍率の関係を示す図である。

【図１７】参考例２におけるサブコンデンサを用いた昇
圧回路を示す回路ブロック図である。

【図１８】参考例２における昇圧した電圧波形を示すグ
ラフである。

【図１９】参考例３におけるサブコンデンサを用いた昇
圧回路を示す回路ブロック図である。

【図２０】参考例４における昇圧回路を示す回路ブロッ
ク図である。

【図２１】参考例５における昇圧回路を示す回路ブロッ
ク図である。

【図２２】参考例６における昇圧回路を示す回路ブロッ
ク図である。

【図２３】本発明の実施例２における昇圧回路を示す回
路ブロック図である。

【図２４】本発明の実施例３における昇圧回路を示す回
路ブロック図である。

【符号の説明】

１ゼンマイ２増速輪列３発電機４平滑用コンデンサ５負荷制御回路６分周回路７発振回路８周期比較回路９周期検出回路１０水晶振動子１１集積回路（ＩＣ）１２指針１５昇圧回路１６昇圧制御回路１８サブコンデンサ１７、２１ダイオード１０１機械的エネルギ１０２起電力１０３昇圧電圧１０４誘起電圧１０５検出周期信号１０６周期補正信号１０８蓄電力１５１、１５２，１５３，１５４スイッチ素子１５５、１５６昇圧コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−135388（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−255889（ＪＰ，Ａ) 特開平４−76489（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G04C 10/00 G04B 17/00 G04B 1/00 G04C 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】機械エネルギを蓄えるゼンマイと、前記ゼンマイに蓄えられた機械エネルギを伝達する増速
輪列と、前記増速輪列によって駆動される発電機と、前記発電機の出力を、所定の電圧レベルまで昇圧する昇
圧回路と、前記昇圧回路を制御する昇圧制御回路と、前記発電機により充電される平滑用コンデンサと、所定の周期の基準周期信号を出力する基準周期発生回路
と、前記発電機の回転周期に対応した検出周期信号を出力す
る周期検出回路と、前記基準周期発生回路の基準周期信号と前記周期検出回
路の検出周期信号の周期を比較しその差異に対応した周
期補正信号を出力する周期比較回路と、前記増速輪列に係合し、前記発電機の回転周期に対応し
た所定の周期で運針し、時刻を表示するための指針と、
を有し、前記昇圧制御回路は、前記周期比較回路が出力する周期
補正信号に応答して前記昇圧回路の昇圧倍率を変化させ
ることにより、前記発電機の回転周期を前記基準周期信
号に対応した所定の周期に一致させるように構成された
ことを特徴とする電子制御時計。
【請求項２】前記昇圧回路は、複数のコンデンサと複
数のスイッチ素子を有し、前記複数のスイッチ素子は、
前記複数のコンデンサを並列に接続して前記発電機の誘
起電力を充電し、充電された前期複数のコンデンサを直
列に接続して前記平滑用コンデンサへ放電するように周
期的に切り換えるように構成されたことを特徴とする請
求項１記載の電子制御時計。
【請求項３】前記昇圧制御回路は、前記周期検出回路
が出力する検出周期信号に応答して、前記検出周期信号
に同期した昇圧制御信号を出力し、前記昇圧回路は前記
昇圧制御回路が出力する昇圧制御信号によって前記複数
のスイッチ素子のオン／オフが制御され、前記検出周期
信号に同期して昇圧動作を行うように構成されたことを
特徴とする請求項２記載の電子制御時計。
【請求項４】前記昇圧回路は、複数のコンデンサと複
数のスイッチ素子を有し、前記複数のスイッチ素子は、
前記複数のコンデンサを並列に接続して前記発電機の誘
起電力を充電し、充電された前期複数のコンデンサを直
列に接続して前記平滑用コンデンサへ放電する第１の昇
圧回路と、前記発電機と直列に接続されたサブコンデン
サを有し、前記サブコンデンサの端子電圧は前記周期検
出回路が出力する検出周期信号から独立して前記発電機
の起電圧に重畳され、前記平滑用コンデンサへの充電電
圧を昇圧する第２の昇圧回路を有することを特徴とする
請求項１記載の電子制御時計。
【請求項５】さらに、前記周期比較回路が出力する周
期補正信号に応答して前期発電機の負荷を変化させ前記
発電機の回転周期を前記基準周期信号に対応した所定の
周期に一致させるための可変負荷回路を有することを特
徴とする請求項１記載の電子制御時計。
【請求項６】前記可変負荷回路は、スイッチ素子と抵
抗を有しており、前記スイッチ素子は、前記周期補正信
号に応答して前記抵抗と前記発電機との接続をオン／オ
フ制御し、前記発電機の負荷を変化させるように構成さ
れたことを特徴とする請求項５記載の電子制御時計。